第三節(jié) 變壓器的構造

變壓器的結構如圖1 6所示，主要由下述各部分組成。一、芯體

其中包括鐵芯、繞組、絕緣、引線、分接開關等部件。二、油箱

包括油箱本體（箱蓋、箱壁、箱底、鐘罩下節(jié)油箱等）及附性（放油閥門、油樣閥門、小車、接地螺栓、銘牌等。）

三、冷卻裝置

包括散熱器或冷卻器。四、保護裝置

包括油枕、油表、防爆管、呼吸器、測溫元件、熱虹吸（凈油器）、瓦斯繼電器等。

五、出線裝置

包括高、中、低壓套管等。六、絕緣套管

變壓器繞組的引出線從油箱內穿過油箱蓋時，必須經過絕緣套管，以使帶電的引線和接地的油箱絕緣。絕緣套管一般是磁質的，它的主要結構取決于電壓等級。下面介紹目前廣泛使用的幾種絕緣套管。

1.10kV瓷套管

圖1 6 變壓器結構圖

1—高壓套管；2—分接開關；3—低壓套管；4—瓦斯

10kV以下的引出套管為單體瓷質絕緣套管，如圖1 7所示。瓷套內穿過一根導電的銅桿，該銅桿與空氣和瓷套絕緣。

繼電器；5—防爆管；6—油枕；7—油位表；8—呼

吸器；9—散熱器；10—銘牌；11—接地螺栓；12—油樣閥門；13—放油閥門；14—閥門；

2.60kV的瓷套管

15—繞組；16—信號溫度計；17—鐵芯；18—凈油器；19—油箱；20—變壓器油

60kV及以下采用瓷質充油式絕緣套

管，如圖1 8所示。該套管的導電桿與瓷套間充油絕緣，故套管與變壓器箱體相通。因為油枕中的油面高于套管頂部，因此，套管頂部以及套管與箱蓋的接合處皆有橡膠密封墊圈，以防止?jié)B漏油。套管的頂端有一放氣螺孔，變壓器安裝或大修后，必須將該螺孔打開，待油溢出后，將套管內空氣排凈。再擰緊堵塞螺釘，以防套管內存有空氣，在強電場作用下而擊穿。

3.電容式套管

110kV全密封油浸紙質電容式套管如圖1 9所示。這種套管的銅制芯管上包有鋁箔和絕緣紙，其分層纏成線垂形。套管內注變壓器或電纜油，形成自身的密封體，不與變壓器箱體相通。套管內部裝有供測量和保護用的電流互感器，110kV及以上的出線均采用這種類型的套管，其優(yōu)點是體積小、重量輕。

七、油箱和變壓器油

油箱是油浸式變壓器的外殼，變壓器的器身置于油箱的內部，箱內注滿變壓器油。油箱分箱蓋、箱體、箱底三部分。

中、小型變壓器多制成箱式，即將箱壁與箱底焊接成一個整體，器身置于箱中。檢修時，需要將器身從油箱中吊出。

大型變壓器油箱皆制成鐘罩式，即將箱蓋和箱體制成一體，罩在鐵芯和繞組上。這將8

圖1710kV單體瓷套管1—導電桿；2—螺帽；3—墊圈；4—銅桿；5—襯墊；6—磁蓋；

7—磁傘；8—螺桿；9—螺帽；10—夾持法蘭；11—壓釘；

圖1860kV瓷質充油式瓷套管1—均壓球；2—導電桿絕緣；3—絕緣筒；4—升壓座；5—密封墊圈；6、7—壓圈；8—螺桿；9—螺帽；10—磁傘；11—絕緣筒；12—引線接頭；13—導

圖1 9 電容式套管

1—接線端子；2—均壓罩；3—壓圈；4—螺桿及彈簧；5—儲油器；6—密

封墊圈；7—上磁套；8—絕緣油；9—電容芯子；10—接地套管；

12—鋼板；13—絕緣墊圈；

14—銅墊圈

電桿；14—密封墊圈；15—塞子；16—封環(huán)；17—螺帽；18—接線

11—取油樣塞子；12—中間

法蘭；13—下磁套；

端子；19—均壓環(huán)

14—均壓球

為檢修提供方便，檢修時只需把鐘罩吊起，器身則顯露出來，這要比吊起沉重的鐵芯方便得多。近年來，10000kVA以上的電力變壓器多制成鐘罩式。

變壓器油既起冷卻作用，又加強絕緣。變壓器油的主要指標是絕緣強度、黏度、酸價、閃點、凝固點、水容性酸等。

變壓器油要求十分純凈，不含雜質，如酸、堿、硫、水分、灰塵、纖維等。即使其中含有少量的水分，也將使其絕緣強度大大降低，同時水分將腐蝕金屬，降低散熱能力。故要求油面應避免與空氣接觸，以防止受潮和氧化，降低絕緣和散熱能力。因此，為了油箱的安全，需設有一些保護裝置：油枕、呼吸器和防爆管等。油枕、呼吸器和防爆管的作用分別介紹如下。

1.油枕的作用

變壓器在運行中，因鐵芯和繞組發(fā)熱，會使油溫增加，油的體積膨脹，將使油箱受到很大的壓力。如果不設油枕，油將不能注滿油箱，因此，必須留有足夠的空間，以供油膨脹之用。由于箱體的截面很大，當變壓器負荷降低時，油溫下降，體積縮小，油面將會與大面積的空氣接觸，如不設置油枕，勢必會加速油的吸潮和氧化。設置油枕之后，為變壓器油提供了一個膨脹室，縮小了油與空氣的接觸面積，可大為延緩油吸潮和氧化的速度，且可防止因油膨脹導致箱體受高壓而產生爆炸。

此外，設置油枕之后，可使油面高度超過箱蓋和套管的高度，使絕緣套管中也充滿變壓器油，以增加引出線的絕緣強度。

油枕通過連通管，經瓦斯繼電器、蝶形閥與箱體連通。油枕上設有監(jiān)視油面的油位表，油枕上端設有加油孔，油枕內裝有與大氣連通的管子，該管的下端裝有呼吸器。這根管子的高度應高于變壓器油溫最高時的油面高度，以防止油的溢出。

2.呼吸器的作用

裝設呼吸器的目的是，當變壓器由于負荷或環(huán)境溫度的變化而使其變壓器內的油體積發(fā)生膨脹，迫使油枕內的氣體通過呼吸器產生呼吸，以清除空氣中的雜物。同時為防止油枕內的絕緣油與大氣直接接觸將潮氣帶進變壓器內，所以要裝設呼吸器保持變壓器內變壓器油的絕緣強度。

懸掛式呼吸器的結構：呼吸器內部裝有用氯化鈷浸漬過的硅膠，具有很強的吸潮能力，當含有水分的空氣經呼吸器進入油枕時，水分將被硅膠所吸收，以減小進入變壓器的空氣的水分含量。呼吸器下端有一個油封裝置，使空氣不能直接經呼吸器進入變壓器，以降低油的吸潮和氧化速度。

硅膠除能吸潮之外，尚起指示劑的作用。因其吸潮飽和時，顏色由藍變紅，此時則需將其更換，以保證呼吸器的有效作用。

3.防爆管的作用

防爆管是變壓器的安全保護裝置，800kVA以上的變壓器皆應設這種保護裝置。防爆管裝于變壓器的頂蓋上，其下端開口接于油箱蓋，與油箱相通，上端用2～3mm的玻璃密封。油枕頂部用一小管與防爆管相通。當變壓器內部發(fā)生故障時，油溫升高，油劇烈分解產生大量氣體，呼吸器排放不及，致使油枕和防爆管上部氣體壓力劇增；當壓力增至0.5個大氣壓時，防爆管的玻璃薄膜破碎，氣體和油將從管口向外噴出，降低油箱內壓力，防止油箱爆炸或變形。

八、變壓器的冷卻

變壓器運行時，電流通過繞組及鐵芯中的渦流和磁滯損耗都要產生熱量，這些熱量依靠變壓器油不間斷地循環(huán)而散發(fā)出來，大型變壓器一般采用強迫油循環(huán)冷卻來達到散熱的目的，也有的變壓器采用水內冷方式。

1.強迫油循環(huán)風冷

（1）強迫油循環(huán)風冷卻器。風冷卻器的本體為一紐帶有螺旋肋片的金屬管，兩端各有一集油室，集油室內焊有隔板，以形成各回路油循環(huán)的路徑。潛油泵的吸入端直接裝在第一個油回路上，吐出端通過裝有流動繼電器的連接管接至第二個油回路。每個風冷卻器有分控制箱，每臺變壓器有總控制箱。應注意，不允許在風冷卻裝置全停后繼續(xù)運行。

（2）強迫油循環(huán)風冷的工作原理。用潛油泵將變壓器上層的熱油抽出，經過上部的連管進入上集油室，然后經散熱器下集油室到虹吸濾油器，熱油靠導風筒上的風扇順風冷卻后，由潛油泵打入變壓器油箱底部，從而使鐵芯和繞組得到冷卻。油溫再升高后，由于比重的不同和潛油泵的抽力，熱油又升到變壓器的上部，從而形成油循環(huán)。

2.強迫油循環(huán)水冷

（1）強迫油循環(huán)水冷卻器。由圓形簡體和水箱構成，筒體中放置冷卻銅管，沿高度方10

向有反向間隔，以改變油流路徑。潛油泵裝在水冷卻器的入口側，使冷卻器中的油壓大于水壓。差壓繼電器裝在油回路和水回路之間。每臺變壓器有總控制箱。其優(yōu)點是體積小，噪音低，冷卻效率高。

（2）強迫油循環(huán)水冷的工作原理。變壓器的上層熱油由潛油泵抽出，經冷卻器冷卻后，然后再進入變壓器油箱的底部，從而使變壓器的鐵芯和繞組得到冷卻。在冷卻器內，管內通冷卻水，管外通熱油，冷卻水將油的熱量帶走，從排水管排出，使熱油得到冷卻。

為了防止有水進入變壓器油內，使油的絕緣下降，危及變壓器的安全，故油的壓力必須大于水的壓力。為了保證這一條件，在油系統(tǒng)內裝有差壓繼電器，它只允許油壓大于水壓，一旦發(fā)生水壓大于油壓時，該繼電器立即發(fā)出警報，通知運行人員處理。

3.強迫油循環(huán)導向冷卻

目前在特大型變壓器中，還采用了強迫油循環(huán)導向冷卻，即用潛油泵將油送入繞組之間的油道中，使變壓器的鐵芯和繞組中的熱量直接由具有一定流速的冷油帶走，而變壓器上層的熱油用潛油泵抽出，經冷卻器冷卻后，由潛油泵打入變壓器油箱底部，形成變壓器油的循環(huán)。

4.水內冷方式

水內冷變壓器的繞組是用空心銅線或鋁線繞制成的。在變壓器運行時，將水打入繞組的空心導線中，借助水的不斷循環(huán)，將變壓器中產生的熱量帶走。